簡述路面水泥混凝土的配合比設(shè)計

鄒越

摘要：不同的混凝土路面（如普通混凝土路面、鋼釬混凝土路面、碾壓混凝土路面等）采用不同的施工工藝（滑膜攤鋪機(jī)、軌道攤鋪機(jī)、三輥軸攤鋪機(jī)及小型機(jī)）施工時對混合料配合比設(shè)計均有不同的要求。本文主要對路面水泥混凝土的配合比方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：路面；水泥混凝土；配合比

混凝土實質(zhì)上是水泥、水、細(xì)集料與粗集料的“復(fù)合的復(fù)合”材料。在新拌混凝土中，水泥漿起潤滑作用從而產(chǎn)生一定程度的工作性和內(nèi)聚性；在搗實的硬化混凝土中水泥漿充滿集料的空隙，將集料裹復(fù)并牢固地粘在一起。因此混凝土的強(qiáng)度基本上是由水泥砂漿硬化后的水泥石所決定。

在配合比設(shè)計中表明水的數(shù)量的項目稱之為“水灰比”，這里指的水的數(shù)量，不僅僅是外加的拌和水，也應(yīng)包括集料的游離水。水灰比是混凝土組成中一個十分重要的特征，因為與水泥含量或與水的含量的絕對值相比，水灰比與混凝土的強(qiáng)度及耐久具有更好的相關(guān)性。

一、水泥混凝土配合比的表示方法

1.單位用量表示法

以每lm，水泥混凝土中各種材料的用量表示，并按“水泥：水：細(xì)集料：粗集料”的順序表示。

2.相對用量表示法

以水泥的質(zhì)量為1，并按“水泥：細(xì)集料：粗集料：水灰比”的順序表示。

二、水泥混凝土配合比設(shè)計的基本要求

1.設(shè)計抗彎拉強(qiáng)度

為了保證結(jié)構(gòu)物的可靠性，在配制水泥混凝土?xí)r必須考慮到結(jié)構(gòu)物的重要性、施工單位的施工水平等因素，確定一個比設(shè)計強(qiáng)度高的“配制強(qiáng)度”以滿足設(shè)計強(qiáng)度的要求。

2.施工和易性

根據(jù)路面斷面尺寸、配筋部位、配筋疏密程度和施工方法，逐步調(diào)整各組成材料的用量，使所配制的水泥混凝土拌合物的坍落度符合設(shè)計要求，以保證混合料的澆筑質(zhì)量。

3.耐久性（包括耐磨性）

根據(jù)結(jié)構(gòu)物所處環(huán)境條件，為了保證結(jié)構(gòu)物的耐久性和耐磨性，在設(shè)計時必須做到：控制“最大水灰比”，保證“最小水泥用量”，并適當(dāng)降低“砂率”。

4.經(jīng)濟(jì)合理

在滿足上述要求的前提卜，盡量降低高價材料（水泥）的用量，并考慮就地取材和應(yīng)用工業(yè)廢料，以配制成性能優(yōu)越、價格便宜的水泥混凝土。

三、水泥混凝土配合比設(shè)計的三個參數(shù)

1.水灰比（W/C）

水灰比是水的用量與水泥用量的質(zhì)量比廠當(dāng)水泥漿用量為一固定值時，水灰比決定著水泥漿的稠度，并直接影響著水泥混凝土的強(qiáng)度、和易性和耐久性，而且這三方面的性質(zhì)在要求上往往是相互矛盾、相互制約的，即當(dāng)水灰比增大時，水泥漿比較稀，雖可改善和易性，但卻降低了強(qiáng)度和耐久性；相反，當(dāng)水灰比較小時，雖可改善強(qiáng)度和耐久性，但又會因混合料的流動性太小而不能保證密實成型。因此，在設(shè)計時確定一個適宜的水灰比非常重要。

2.砂率（ ）

砂率是水泥混凝土中砂的質(zhì)量占砂石總質(zhì)量的百分率。砂率的大小直接影響著拌合物的和易性，即當(dāng)砂率增大時，集料的總比表面積亦隨著增大，在水泥漿用量一定的條件卜，混合料就顯得較干稠；相反，當(dāng)砂率減小時，混合料又會因含砂量不足而產(chǎn)生分崩離析或潰散；但是有一點需要注意的是，適當(dāng)降低砂率在一定程度上可以提高路面水泥混凝土的耐磨性。因此，為滿足和易性，同時還要滿足耐磨性的要求，就必須確定一個最佳砂率。

3.用水量（W）

用水量是每立方米水泥混凝土拌合物中水的用量（kg而3）。在水灰比和砂率固定不變的情況卜，用水量既定，水泥用量和集漿比亦隨之確定。當(dāng)用水量增大時，水泥的用量也

隨著增加，水泥漿的數(shù)量比較多，拌合物的和易性就比較好，但值得注意的是水泥的用量并不是越多越好，否則不但造價高而且水泥混凝土的強(qiáng)度和耐磨性還會降低。

由此可見上述三個參數(shù)是相互制約、對立統(tǒng)一的，其值

既不是愈大愈好，也不是愈小愈好，而是在滿足水泥混凝土

綜合性能的基礎(chǔ)上，有一個確定的最佳值。

四、水泥混凝土配合比設(shè)計的程序

水泥混凝土的配合比設(shè)計包括四個主要階段：初步配合比設(shè)計階段、基準(zhǔn)配合比設(shè)計階段、實驗室配合比設(shè)計階段和施工配合比設(shè)計階段。

1初步配合比設(shè)計

初步配合比是根據(jù)原始資料，按經(jīng)驗的方法初步計算出每lm3水泥混凝土中水泥、砂、石、水等四種基本材料的用量比例。例如試配強(qiáng)度（fcfo）是用經(jīng)驗公式法計算確定的，砂率（ ）是用經(jīng)驗的方法查表確定的，而水灰比（W/C）、單位用水量（W）同樣是用經(jīng)驗公式法計算確定，但是針對碎石或礫（卵）石混凝土有不同的計算公式。而砂、石用量可用質(zhì)量法或體積法求得。但是，初步配合比能否滿足水泥混凝土的設(shè)計要求，還必須在實驗室內(nèi)通過試拌檢測才能最終確定。

2.檢側(cè)和易性提出基準(zhǔn)配合比

①試拌：首先根據(jù)初步配合比試拌30L水泥混凝土，檢測其坍落度，并觀察粘聚性和保水性。

②調(diào)整：根據(jù)實測的坍落度情況，在水灰比保持不變的J清況卜，如流動性不符合要求，應(yīng)增加水泥漿的數(shù)量；如粘聚性和保水性不符合要求，應(yīng)調(diào)整砂率，逐漸逼近，直至符合要求，從而得到基準(zhǔn)配合比。

3.檢側(cè)強(qiáng)度提出實驗室配合比

①制作抗彎拉強(qiáng)度試件，檢驗強(qiáng)度

為校核水泥混凝土的強(qiáng)度，至少擬定三個不同的水灰比，其中一個是上述基準(zhǔn)配合比中的水灰比（如0.45），另外兩個水灰比較基準(zhǔn)配合比分別增加及減少0.03，在相同用水量（基準(zhǔn)配合比的用水量的條件卜，用上述三個不同的水灰比分別計算出三個相應(yīng)的配合比，并且每個配合比至少制作一組試件.

例如：A組 W/C=0.42； fcf，=5.79MPa；

B組 W/C=0.45； fcf，=5.36MPa；

C組 W/C=0.48； fcf，=5.08MPa.

3組試件在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d條件卜按標(biāo)準(zhǔn)方法測定抗彎拉強(qiáng)度，根據(jù)實測結(jié)果繪制"抗彎拉強(qiáng)度一灰水比"關(guān)系圖，從中找出滿足試配抗彎拉強(qiáng)度所需的水灰比，由此計算得出路面水泥混凝土的實驗室配合比，如上例中根據(jù)最終實驗結(jié)果，選擇了B組配合比。

②檢測“濕表觀密度”，修正實驗室配合比根據(jù)實驗室配合比計算出水泥混凝土的“計算濕表觀密度”，將水泥混凝土的“實測濕表觀密度”除以“計算濕表觀密度”得出校正系數(shù) ，然后用校正系數(shù) 分別乘以各組成材料的用量即可得到最終確定的實驗室配合比.

4.計算施工配合比

實驗室配合比中的砂、石材料用量都是按干燥的砂、石材料計算的，而施工現(xiàn)場的砂、石材料都是露天堆放的，均含有一定的水分。因此，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場砂、石的實際含水率變化情況，計算出砂、石中所含的水分，從單位用水量中除去，最終將實驗室配合比換算為施工配合比。

至此，一個完整的路面水泥混凝土配合比設(shè)計才告結(jié)束。

五、結(jié)束語

路面水泥混凝土的配合比設(shè)計和施工控制是影響水泥混凝土路面工程質(zhì)量極其重要的因素之二人們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)原材料相同，但由于配合比不妥或失控，造成路面磨損、斷板等早期破損現(xiàn)象，說明了配合比設(shè)計和施工控制的重要性。